Xử lý môi trường ăn mòn: lựa chọn vật liệu cho máy bơm hộp
Jul 17, 2025
Ngành công nghiệp hóa chất chứa đầy hóa chất ăn mòn và nguy hiểm. Mặc dù các môi trường này đóng vai trò quan trọng trong các ngành công nghiệp liên quan, nhưng chúng lại đặt ra thách thức nghiêm trọng đối với thiết bị bơm. Độ ăn mòn của chất lỏng càng cao, độ mài mòn của các bộ phận cơ khí càng lớn, dẫn đến việc bảo trì thường xuyên hơn, chi phí sở hữu cao hơn và thậm chí là các mối nguy hiểm tiềm ẩn về an toàn. Do đó, các nhà sản xuất bơm phải hiểu rõ các đặc tính cụ thể của chất lỏng mà họ xử lý để đảm bảo lựa chọn vật liệu phù hợp cho bơm.Đầu tiên, cần phải làm rõ loại chất lỏng nào đang được xử lýCâu hỏi này có vẻ đơn giản, nhưng thường bị bỏ qua trong các ứng dụng thực tế. Các chất lỏng khác nhau có tính chất ăn mòn rất khác nhau (ví dụ, vật liệu cần thiết để vận chuyển nước ít tốn kém hơn nhiều so với vật liệu cần thiết để vận chuyển axit clohydric). Thứ hai, cần phải xác nhận xem chất lỏng có chứa các hạt rắn hay khôngVì những hạt này sẽ làm tăng tốc độ ăn mòn. Thứ ba, hãy xem xét nồng độ của chất lỏngThông số này có tác động đáng kể đến tính ăn mòn. Lấy axit clohydric làm ví dụ, axit clohydric 100% ít ăn mòn hơn axit clohydric 36% do tốc độ phản ứng cao hơn ở nồng độ thấp hơn. Yếu tố quan trọng thứ tư và cuối cùng là nhiệt độ chất lỏngSự thay đổi nhiệt độ có thể làm thay đổi đáng kể tốc độ phản ứng trong chất lỏng, đẩy nhanh quá trình ăn mòn. Việc nắm rõ những đặc điểm này và thông báo chính xác cho nhà sản xuất sẽ giúp người dùng chọn được bơm cấp dịch phù hợp với điều kiện cụ thể, đồng thời tránh được việc đầu tư vật liệu không cần thiết. Bảng 1 liệt kê ba ví dụ về phạm vi ăn mòn tiềm ẩn. Ít ăn mònĂn mònCó tính ăn mòn caoDịchNướcAxit clohydric khanAxit clohydricNhiệt độNhiệt độ bình thường (75°F)Bình thường: -14°F, Hoạt động: 100°F200°FSự tập trung100%100%36%Các hạt rắnChứaChứaChứaBảng 1: Ví dụ về phạm vi ăn mòn tiềm ẩn Sau khi các thông số trên được xác định, người dùng cuối có thể cung cấp thông tin cho nhà sản xuất máy bơm, người sau đó có thể đưa ra lựa chọn vật liệu chính. Việc lựa chọn các bộ phận đầu ướt đặc biệt quan trọng. Cái gọi là "đầu ướt" đề cập đến những bộ phận tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng quy trình. Một số bộ phận đầu ướt bị ăn mòn với tốc độ cao hơn những bộ phận khác, điều này liên quan đến lưu lượng chất lỏng mà chúng phải chịu (ví dụ, cánh quạt, là bộ phận truyền năng lượng quay cho chất lỏng, thường có lưu lượng cao hơn các bộ phận như ổ trục hoặc rôto). Do đó, việc lựa chọn vật liệu đầu ướt là phức tạp nhất và cần được điều chỉnh theo mức độ ăn mòn thực tế của chất lỏng quy trình.Một quyết định quan trọng khác mà nhà sản xuất bơm cần đưa ra là lựa chọn vật liệu "bể chứa". Bể chứa là bộ phận ranh giới áp suất chính chứa chất lỏng quy trình và phải đủ chắc chắn để chịu được áp suất vận hành đồng thời cho phép trường điện từ được truyền từ stato đến rôto. Trường điện từ được tạo ra bởi stato và làm quay rôto, đây là cơ sở cho hoạt động của tất cả các động cơ cảm ứng. Do đó, hợp kim niken-crom-molypden (còn được gọi là hợp kim C-276) đã trở thành lựa chọn hàng đầu cho vật liệu bể chứa nhờ độ bền và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Mặc dù vật liệu này rất quan trọng, nhưng vì hầu hết các bơm động cơ đóng hộp đều được làm bằng vật liệu này, việc lựa chọn vật liệu tương đối đồng đều và ít hạn chế hơn.Bây giờ chúng ta đã xác định được thông tin về chất lỏng mà người dùng cuối cần cung cấp và lý do tại sao thông tin đó lại cần thiết, chúng ta có thể phân tích các trường hợp ứng dụng thực tế cụ thể với sự trợ giúp của ba tình huống chất lỏng trong Bảng 1.Ví dụ đầu tiên là nước không có hạt rắn ở nhiệt độ phòng (75°F)Chất lỏng này cực kỳ không ăn mòn và có nhiều loại vật liệu đầu ướt để lựa chọn. Vật liệu phổ biến nhất cho máy bơm động cơ đóng hộp là thép không gỉ 304, một loại vật liệu kim loại bền và tiết kiệm. Một số nhà sản xuất thậm chí còn khuyến nghị sử dụng vật liệu nhựa như cao su nitrile hoặc polypropylene. Như đã đề cập trước đó, thân bình chứa thường được làm bằng hợp kim C-276, đây cũng là cấu hình tiêu chuẩn của hầu hết các loại bơm cấp dịch. Ví dụ thứ hai là axit clohydric khan 100%, có phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng (-18°F~68°F)Mặc dù bản thân axit clohydric có tính ăn mòn cao, nhưng tính ăn mòn tổng thể của nó tương đối thấp do nồng độ cực cao và nhiệt độ thấp. Do đó, việc lựa chọn thép không gỉ 316 có thể giải quyết hiệu quả rủi ro ăn mòn trong điều kiện này.Chất lỏng ăn mòn mạnh nhất được đề cập trong Bảng 1 là axit clohydric ở nồng độ 37% ở nhiệt độ 200°F (90°C). Điều kiện này kết hợp hai yếu tố nhiệt độ cao và nồng độ thấp làm tăng cường ăn mòn, đặt ra thách thức lớn cho vật liệu. Đối với hầu hết các hợp kim, axit clohydric ở nhiệt độ cao không chỉ đẩy nhanh quá trình ăn mòn kim loại mà còn thúc đẩy quá trình ăn mòn thứ cấp kim loại do nước.Trong điều kiện khắc nghiệt như vậy, rất khó để tìm được vật liệu kim loại tiêu chuẩn đáp ứng được các yêu cầu về chống ăn mòn. Do đó, các nhà sản xuất thường lựa chọn vật liệu đặc biệt như vỏ bọc có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Ngoài ra, để bảo vệ các bộ phận động cơ, hệ thống tuần hoàn xả nước sạch cũng được sử dụng để ngăn ngừa hư hỏng cho bình chứa C-276 và vật liệu ổ trục. Mặc dù những ứng dụng này đòi hỏi chi phí vật liệu cao hơn, nhưng đây là khoản đầu tư cần thiết để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn lâu dài của bơm.Việc lựa chọn vật liệu có vẻ phức tạp, nhưng thực tế lại là một bước quan trọng để tối đa hóa hiệu suất bơm. Đối với người dùng cuối, mặc dù nhiệm vụ này có vẻ đơn giản, nhưng lại rất quan trọng. Hiểu rõ các yêu cầu ứng dụng và trao đổi kỹ lưỡng với nhà sản xuất bơm là những bước đầu tiên để lựa chọn thành công. Nếu bước này không được thực hiện đúng cách, dẫn đến thông tin sai lệch về đặc tính chất lỏng, cơ sở thiết kế của toàn bộ bơm sẽ bị sai lệch. Là một nhà sản xuất bơm, điều cần thiết không chỉ là hiểu rõ môi trường ứng dụng thực tế của người dùng mà còn phải hiểu rõ sự tương tác giữa các điều kiện này và vật liệu hiện có. Điều quan trọng là đảm bảo rằng vật liệu được lựa chọn có thể chịu được các điều kiện vận hành khắc nghiệt nhất, đồng thời vẫn phải tính đến yếu tố kinh tế trong thiết kế.
ĐỌC THÊM